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1、DOI:10.13204/j.gyjz2003.05.018·综述·粘滞阻尼墙的研究与工程应用吴美良钱稼茹(清华大学土木系北京100084)摘要:粘滞阻尼墙是一种性能良好的消能减震部件。通过介绍粘滞阻尼墙的构造和减震原理、国内外的研究现状以及在日本的工程应用,提出了我国应用这项技术需要解决的问题。关键词:粘滞阻尼墙消能工程应用RESEARCHANDAPPLICATIONOFVISCOUSDAMPINGWALLSWuMeiliangQianJiaru(DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversityBeijing
2、100084)Abstract:Theviscousdampingwallisatypeofenergydissipationdeviceforbuildingstructures.Inthispaper,thedetailsandtheseismicreductionprincipleoftheviscousdampingwallarepresented,andtherecentadvancesintheresearchonitbothathomeandabroadaresummarized.Theapplicationsofviscousdamping
3、wallsinJapanareintroduced.Finally,inordertouseviscousdampingwallsinChina,someproblemstobefurtherstudiedaresuggested.Keywords:viscousdampingwallenergydissipationapplication消能减震技术是把结构的某些非承重构件设计成消能速度,如图1c;内外钢板之间的速度梯度使粘滞材料产生阻构件,或在结构的某些部位设置消能部件;在风或小震时,结尼,从而使结构的阻尼增大,降低了结构的动力反应,如图2。构处于弹性
4、状态,消能构件或消能部件能增大结构的刚度;罕遇地震时,消能构件或消能部件产生较大的阻尼,消耗地震能量,从而减小主体结构的动力反应,避免主体结构产生大的塑性变形而遭受破坏。目前国内外已开发的主要消能[1]部件有:各种类型的安装在支撑上的摩擦阻尼器,软钢和合金阻尼器,铅阻尼器,粘弹性阻尼器,油阻尼器等。粘滞阻尼墙是一种性能良好的消能减震部件,用于建筑结构减震具1-内钢板;2-外钢板;3-粘滞材料;4-上部楼层;有以下优点:1)制作安装方便;2)不需要复杂的装置和特殊5-粘滞阻尼墙;6-下部楼层;7-柱的材料:3)有效,墙体与高粘滞材料的作用面积大,使结构的图1
5、粘滞阻尼墙的构造及减震原理阻尼比可以提高到20%以上,吸收大量的地震能量;4)适用1.2力学机制范围广,粘滞阻尼墙能够安装在一般的多层房屋结构,同时粘滞阻尼墙的总粘滞抵抗力Qw可以表达为与速度梯也适用于高层和超高层建筑结构,还能用于抗震加固和震后度相关的粘滞阻尼力Qc和与位移相关的的粘弹性恢复力修复。目前在日本已经有二十多个工程采用了粘滞阻尼墙,[3]Qk之和,简化模型如图3所示,表达式如下:包括新建的高层建筑以及建筑抗震加固。Qw=Qc+Qk(1)1粘滞阻尼墙概念如图4,按照牛顿粘滞力学,粘滞阻尼力Qc为:1.1粘滞阻尼墙的构造及减震原理dvQc=μA(
6、2)dy粘滞阻尼墙(Viscous-DampingWall)是20世纪80年代由[2]式中,A为钢板面积,μ为粘滞材料的粘度,dv是内外钢板日本学者MitsuoMiyazaki发明的。典型的粘滞阻尼墙由三的相对速度,dy是内外钢板的间距。由于粘滞阻尼墙中的块钢板和高粘滞材料组成,如图1所示。内钢板固定在上层粘滞材料不是理想的牛顿粘滞材料,因此对粘滞阻尼墙的粘楼面,两块外钢板固定在下层楼面,内钢板和外钢板之间填充高粘滞阻尼材料。实际工程中往往在阻尼墙外部设钢筋混凝土或者防火材料的保护墙。当结构受到风或地震作用第一作者:吴美良男1978年12月出生硕士研究生时
7、,上下楼面的运动速度不同,导致内钢板和外钢板产生相对收稿日期:2002-09-02IndustrialConstructionVol.33,No.5,2003工业建筑2003年第33卷第5期61图5粘滞阻尼墙力-位移滞回曲线因素,粘滞阻尼墙要求阻尼材料必须具有高粘度。同时粘滞材料的粘度在不同温度下必须具有稳定性,温度变化时,粘度不能变化太大。a-无粘滞阻尼墙;b-增设粘滞阻尼墙2)耐久性。粘滞阻尼材料应该具有良好的耐久性,在受1-粘滞阻尼墙到化学作用和腐蚀作用时,能够保持良好的稳定性能。阻尼图2粘滞阻尼墙的减震效果材料还应该是电绝缘体。3)适用性。阻尼材料
8、加热时,能够变软,从而比较容易注入粘滞阻尼墙,便于施工,同时阻尼材
